基于SolidWorks汽车轮胎自动拆卸机的设计论文

天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计
1
1.1 设计所要研究的目的和意义
绪 论
汽车自 19 世纪末诞生至今 100 余年期间，汽车工业从无到有，以惊人的速度发 展。近 20 年来，计算技术、设计理论、测试手段、新型材料、工艺技术等诸方面的 成就，不但改变了汽车工业的面貌，而且也使汽车产品的结构和性能焕然一新。汽车 的发展也推动着现代汽车维修业的发展， 汽车维修工具的发展水平是汽车维修行业技 术进步的主要标志之一，也是汽车维修质量、效率、安全和文明生产的重要保证。随 之汽车维修工具也发生着变化，拆卸轮胎的机械就是其中的一种。轮胎拆卸机由脱胎 器、杠杆式脱胎器、滚轮式脱胎器发展到气动脱胎机，虽然这些都是比较省力，效率 也较高，但自动化的程度不高。为此本汽车轮胎自动拆卸机就是为了满足广大用户需 求而设计的。该汽车轮胎拆卸机综合运用电动和气动作为主要动力，来实现轮胎的拆 卸。电动部分是由电机带动，经过减速机构把动力传递给转盘使其转动。而气动技术 是以空气为介质，以压缩空气为动力源实现控制自动化。由于气动系统的工作介质是 空气，它是取之不竭的，因此，只要有压缩机即可比较简单地得到压缩空气。而且它 还具有防火、 防爆、 防电磁干扰、 不受放射线及噪声的影响且对振动及冲击也不敏感， 结构简单，工作可靠，成本低寿命长等优点。 因此，本汽车轮胎拆卸机是为满足广大用户的需求而设计的。
1.2 使用 SolidWorks 绘制三维的特点
SolidWorks 是三维设计软件。SolidWorks 能完全自动捕捉设计意图和引导设计 修改。在 SolidWorks 的装配设计中可以直接参照已有的零件生成新的零件。不论设 计用"自顶而下"方法还是"自底而上"的方法进行装配设计，SolidWorks 都将以其易 用的操作大幅度地提高设计的效率。SolidWorks 有全面的零件实体建模功能，其丰 富程度有时会出乎设计者的期望。用 SolidWorks 的标注和细节绘制工具，能快捷地 生成完整的、符合实际产品表示的工程图纸。 SolidWorks 它具有基于特征、参数化、实体造型等特点，整个设计基于装配关 系进行，装配的基础要素是相关的零件，零件是由若干个参数化的可以基于装配关系 的特征堆砌而成，特征是一些与机械设计的表达意图相关的一些简单几何形体。 SolidWorks 主要包括以下特性： 1）草图设计 SolidWorks 软件所有的零件都是建立在草图基础上的，草图功能的提高会直接
1

天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计
影响到对零件的可编辑能力的提高。 2）曲面建模 在 SolidWorks 中，曲面建立后，可以以很多方式对曲面进行延伸。你可以将曲 面延伸到某个已有的曲面，与其缝合或延伸到指定的实体表面，或者输入固定的延伸 长度，或者直接拖动其红色箭头手柄，实时地将边界拖到想要的位置。 另外，现在的可以对曲面进行修剪，可以用实体修剪，也可以用另一个复杂的曲 面进行修剪。首先，选取特定的曲面做为剪切工具，以绿色表示；然后，选取要保留 的那一部分曲面，以淡绿色表示；没有选取的那部分曲面，以灰色表示，就会立刻被 切除。你还可以将两个曲面或一个曲面一个实体进行弯曲操作，将保持其相关性，即 当其中一个发生改变时，其他另一个会同时相应改变。 3）工程图 在 SolidWorks 的工程制图中引入了一个崭新的快速制图功能(即 RapidDraft)， 它能迅速生成与三维零件和装配体暂时脱开的二维工程图， 但依然保持与三维的全相 关性。这样的功能使得从三维到二维的瓶颈问题得以彻底的解决。 4）新特征 SolidWorks 对倒圆角的处理添加了新的特征，使得倒角的功能更加强大。在原 有特征阵列的基础上，也增添了新的特征。另外，用户可以直接点取螺栓的尺寸，所 有相关的数据都可以在电子版的机械零件手册中自动查到。 5）装配 用户不仅用 SolidWorks 软件来解决一般的零部件设计问题，越来越多的用户开 始用 SolidWorks 软件处理系统级的大型装配设计，对大型装配体上载的速度也是要 求越来越高。面对用户的需要，SolidWorks 从不同的角度对大型装配体的上载的速 度进行了改进，包括分布式数据的处理和图形压缩技术的运用，使得大型装配体的性 能提高了几十倍。
1.3 传动方案的选择
为了保证汽车轮胎自动拆卸机的工作质量和可靠性并且要满足汽车轮胎自动拆 卸机的工作要求，为了尽量同时达到这些要求，设计时要根据设计要求统筹兼顾，保 证重点要求。所以确定了以下的传动方案。 我们遵循传动方案的一般选择原则，首选圆柱齿轮传动，它的传动效率高。在传 动比要求大大的情况下可选用蜗杆传动。 由于转盘轴的的转速低故选用一级蜗杆减速 器，此种方案结构紧凑，传动比大，但传动效率低，适用于不连续工作的机械。
2

天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计
传动方案机构简图：如图 1-1 所示。
图 1-1 传动方案机构简图
本方案中蜗杆传动可实现较大的传动比，结构紧凑，传动平稳，但传动效率低。 蜗杆和蜗轮有较大的齿面相对滑动速度，需要较好的润滑状况形成液体动力润滑油 膜，可以提高承载能力和效率，延长使用寿命。 电动机与蜗杆间使用 V 型带传动，带传动的承载能力较小，传递相同转矩时，其 结构尺寸要比其他传动形式的结构尺寸大，但传动平稳，能缓冲吸振，因此布置在高 速级，即电动机后。
3

天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计
2
2.1 电动机的选择
零部件的设计
1）选择电动机的类型和结构型式 按工作条件和要求，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。 2）电动机功率的选择 预定轮胎自动拆卸机的阻力为 5000N,R 为半径 T=FR=5000×254=1270000 N·mm 轮胎自动拆卸机所需电动机功率为
Fv 1000 Tnw 1270000 7    930.9W 9550 9550 pw 
（2-1）
Pd 
pw
 传动装置的总效率 a 应为组成传动装置的各个运动副效率乘积，即
a
（2-2） （2-3） （2-4）
a  1 2 2 3
带
a  带 承2 齿
——V 带传动的效率， 0.96 齿 ——蜗杆传动的效率，0.75 ～ 0.82 ，取 0.75 承 ——圆锥滚子轴承的效率，0.98 式中 Pw ——轮胎自动拆卸机所需功率，指输至转盘的功率，W η —— 由电动机至转盘的总效率 F——轮胎自动拆卸机的工作阻力，N v——轮胎自动拆卸机的线速度，m/s 对于载荷比较稳定，通常按照电动机的额定功率选择，而不必校核电动机的发热 和起动转矩。 选择电动机的功率时应保证电动机的额定功率 Ped 等于或稍大于轮胎自 动拆卸机所需的电动机功率 Pd, 即 Ped≥Pd T——轮胎自动拆卸机的阻力矩，N.m nw ——转盘的转速，r/min （2-5）
4